Quặng nhôm được gọi là gì? Bô xít. Từ khai thác để thu được kim loại. Các nước khai thác nhôm hàng đầu. Giá trị công nghiệp của nhôm

Nhôm là kim loại được phủ một lớp màng oxit bạc mờ, các đặc tính của nó quyết định tính phổ biến của nó: mềm, nhẹ, dẻo, độ bền cao, chống ăn mòn, dẫn điện và không độc hại. Trong các công nghệ cao hiện đại, việc sử dụng nhôm được coi là vật liệu kết cấu, đa chức năng hàng đầu.

Giá trị lớn nhất đối với ngành công nghiệp như một nguồn cung cấp nhôm là nguyên liệu thô tự nhiên - bauxit, một thành phần của đá ở dạng bauxit, alunit và nepheline.

Các loại quặng chứa alumin

Hơn 200 khoáng chất được biết có chứa nhôm.

Chỉ đá như vậy mới được coi là nguồn nguyên liệu có thể đáp ứng các yêu cầu sau:

Đặc điểm của đá tự nhiên bôxít

Trầm tích tự nhiên của bauxit, nepheline, alunites, đất sét và kaolin có thể dùng như một nguồn nguyên liệu thô. Bauxit là chất bão hòa nhất với các hợp chất nhôm. Đất sét và kaolin là những loại đá phổ biến nhất có hàm lượng alumin đáng kể. Các mỏ khoáng chất này nằm trên bề mặt trái đất.

Bauxit trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất nhị phân của kim loại với oxi. Hợp chất này được lấy từ núi tự nhiên quặngở dạng bôxit, bao gồm các ôxít của một số nguyên tố hóa học: nhôm, kali, natri, magiê, sắt, titan, silic, phốt pho.

Tùy thuộc vào tiền gửi, bauxit chứa từ 28 đến 80% alumin trong thành phần của chúng. Đây là nguyên liệu chính để thu được một kim loại duy nhất. Chất lượng của bôxit làm nguyên liệu thô cho nhôm phụ thuộc vào hàm lượng alumin trong đó. Điều này xác định vật lý tính chất bauxit:

Bauxit, kaolin, đất sét có chứa tạp chất của các hợp chất khác trong thành phần của chúng, trong quá trình chế biến nguyên liệu sẽ được thải ra ngoài thành các ngành công nghiệp riêng biệt.

Chỉ ở Nga, người ta mới sử dụng các mỏ có trầm tích đá, trong đó alumina có nồng độ thấp hơn mới được sử dụng.

Gần đây, alumin bắt đầu được thu nhận từ các nephelin, ngoài alumin còn chứa các oxit của các kim loại như kali, natri, silic và không kém phần quý giá là đá phèn, alunit.

Phương pháp xử lý khoáng chứa nhôm

Công nghệ thu nhận alumin tinh khiết từ quặng nhôm không thay đổi kể từ khi phát hiện ra kim loại này. Thiết bị sản xuất của nó đang được cải tiến để có thể thu được nhôm nguyên chất. Các công đoạn sản xuất chính để thu được kim loại nguyên chất:

Khai thác quặng từ các mỏ đã phát triển.
Quá trình xử lý sơ cấp từ đá thải để tăng hàm lượng alumin là một quá trình được hưởng lợi.
Thu được nhôm nguyên chất, điện phân khử nhôm ra khỏi oxit của nó.

Quá trình sản xuất kết thúc với một kim loại có nồng độ 99,99%.

Khai thác và làm giàu alumin

Alumina hoặc nhôm oxit không tồn tại trong tự nhiên ở dạng nguyên chất. Nó được chiết xuất từ quặng nhôm bằng phương pháp thủy hóa.

Khai thác quặng nhôm ở dạng tiền gửi thường nổ tung, cung cấp một địa điểm khai thác ở độ sâu khoảng 20 mét, từ đó nó được chọn và đưa vào quá trình xử lý tiếp theo;

Sử dụng thiết bị đặc biệt (sàng lọc, máy phân loại), quặng được nghiền và phân loại, loại bỏ đá thải (quặng đuôi). Ở giai đoạn làm giàu alumin này, các phương pháp rửa và sàng lọc được sử dụng vì có lợi nhất về mặt kinh tế.
Quặng tinh khiết lắng xuống dưới đáy của nhà máy cô đặc được trộn với một khối lượng xút nung nóng trong một nồi hấp.
Hỗn hợp được đưa qua hệ thống các tàu thép cường độ cao. Các tàu được trang bị áo hơi giúp duy trì nhiệt độ cần thiết. Áp suất hơi nước được duy trì ở mức 1,5-3,5 MPa cho đến khi chuyển hoàn toàn các hợp chất nhôm từ đá làm giàu thành natri aluminat trong dung dịch natri hydroxit quá nhiệt.
Sau khi làm lạnh, chất lỏng đi qua giai đoạn lọc, kết quả là kết tủa rắn được tách ra và thu được dung dịch aluminat tinh khiết siêu bão hòa. Khi dư lượng nhôm hydroxit từ chu kỳ trước được thêm vào dung dịch tạo thành, quá trình phân hủy được tăng tốc.
Đối với quá trình làm khô cuối cùng của alumin hydrat, quy trình nung được sử dụng.

Điện phân sản xuất nhôm nguyên chất

Nhôm nguyên chất thu được bằng cách sử dụng một quá trình liên tục, nhờ đó nhôm được nung bước vào giai đoạn khử điện phân.

Máy điện phân hiện đại đại diện cho một thiết bị bao gồm các bộ phận sau:

Thanh lọc bổ sung nhôm bằng cách tinh chế

Nếu nhôm được chiết xuất từ các bộ điện phân không đáp ứng các yêu cầu cuối cùng, nó sẽ được làm sạch bổ sung bằng cách tinh chế.

Trong công nghiệp, quá trình này được thực hiện trong một máy điện phân đặc biệt, chứa ba lớp chất lỏng:

Trong quá trình điện phân, các tạp chất vẫn còn ở lớp anot và chất điện phân. Hiệu suất của nhôm nguyên chất là 95–98%. Sự phát triển của các mỏ chứa nhôm được coi là hàng đầu trong nền kinh tế quốc dân, do đặc tính của nhôm, hiện đang chiếm vị trí thứ hai sau sắt trong nền công nghiệp hiện đại.

Các loại quặng chứa alumin

Hơn 200 khoáng chất được biết có chứa nhôm.

Chỉ đá như vậy mới được coi là nguồn nguyên liệu có thể đáp ứng các yêu cầu sau:

Nguyên liệu tự nhiên phải có hàm lượng nhôm oxit cao;
Việc ký quỹ phải tuân theo tính khả thi về kinh tế đối với sự phát triển công nghiệp của nó.
Đá phải chứa nguyên liệu thô nhôm ở dạng được chiết xuất ở dạng tinh khiết bằng các phương pháp đã biết.

Đặc điểm của đá tự nhiên bôxít

Khoáng chất là một cấu trúc tinh thể tiềm ẩn hoặc ở trạng thái vô định hình. Nhiều khoáng chất có dạng đông đặc của hydrogel có thành phần đơn giản hoặc phức tạp.
Màu sắc của bôxít tại các điểm khai thác khác nhau từ gần như trắng đến đỏ sẫm. Có những cặn có màu đen của khoáng chất.
Tỷ trọng của các khoáng chất chứa nhôm phụ thuộc vào thành phần hóa học của chúng và vào khoảng 3.500 kg / m3.
Thành phần hóa học và cấu trúc của bôxit quyết định chất rắn tính chất khoáng sản. Các khoáng chất cứng nhất được phân biệt bằng độ cứng 6 đơn vị trên thang đo được thông qua trong ngành khoáng vật học.
Là một khoáng chất tự nhiên, bôxít có một số tạp chất, thường là các ôxít của sắt, canxi, magiê, mangan, tạp chất của hợp chất titan và phốt pho.

Chỉ ở Nga, người ta mới sử dụng các mỏ có trầm tích đá, trong đó alumina có nồng độ thấp hơn mới được sử dụng.

Phương pháp xử lý khoáng chứa nhôm

Khai thác quặng từ các mỏ đã phát triển.
Quá trình xử lý sơ cấp từ đá thải để tăng hàm lượng alumin là một quá trình được hưởng lợi.
Thu được nhôm nguyên chất, điện phân khử nhôm ra khỏi oxit của nó.

Quá trình sản xuất kết thúc với một kim loại có nồng độ 99,99%.

Khai thác và làm giàu alumin

Alumina hoặc nhôm oxit không tồn tại trong tự nhiên ở dạng nguyên chất. Nó được chiết xuất từ quặng nhôm bằng phương pháp thủy hóa.

Sử dụng thiết bị đặc biệt (sàng lọc, máy phân loại), quặng được nghiền và phân loại, loại bỏ đá thải (quặng đuôi). Ở giai đoạn làm giàu alumin này, các phương pháp rửa và sàng lọc được sử dụng vì có lợi nhất về mặt kinh tế.
Quặng tinh khiết lắng xuống dưới đáy của nhà máy cô đặc được trộn với một khối lượng xút nung nóng trong một nồi hấp.
Hỗn hợp được đưa qua hệ thống các tàu thép cường độ cao. Các tàu được trang bị áo hơi giúp duy trì nhiệt độ cần thiết. Áp suất hơi nước được duy trì ở mức 1,5-3,5 MPa cho đến khi chuyển hoàn toàn các hợp chất nhôm từ đá làm giàu thành natri aluminat trong dung dịch natri hydroxit quá nhiệt.
Sau khi làm lạnh, chất lỏng đi qua giai đoạn lọc, kết quả là kết tủa rắn được tách ra và thu được dung dịch aluminat tinh khiết siêu bão hòa. Khi dư lượng nhôm hydroxit từ chu kỳ trước được thêm vào dung dịch tạo thành, quá trình phân hủy được tăng tốc.
Đối với quá trình làm khô cuối cùng của alumin hydrat, quy trình nung được sử dụng.

Điện phân sản xuất nhôm nguyên chất

Nhôm nguyên chất thu được bằng cách sử dụng một quá trình liên tục, nhờ đó nhôm được nung bước vào giai đoạn khử điện phân.

Máy điện phân hiện đại đại diện cho một thiết bị bao gồm các bộ phận sau:

Làm bằng vỏ thép lót các khối và tấm than. Trong quá trình hoạt động, một lớp màng dày đặc của chất điện phân đông đặc được hình thành trên bề mặt của thân bồn tắm, lớp màng này bảo vệ lớp lót khỏi bị phá hủy bởi chất điện phân tan chảy.
Một lớp nhôm nóng chảy ở đáy bồn tắm, dày 10–20 cm, đóng vai trò là cực âm trong thiết lập này.
Dòng điện được cung cấp để nấu chảy nhôm thông qua các khối carbon và các thanh thép nhúng.
Các cực dương, được treo trên một khung sắt với các chốt thép, được cung cấp với các thanh nối với một cơ cấu nâng. Khi nó cháy, cực dương chìm xuống và các thanh được sử dụng như một phần tử để cung cấp dòng điện.
Trong các phân xưởng, các máy điện phân được lắp đặt tuần tự thành nhiều hàng (hai hoặc bốn hàng).

Thanh lọc bổ sung nhôm bằng cách tinh chế

Nếu nhôm được chiết xuất từ các bộ điện phân không đáp ứng các yêu cầu cuối cùng, nó sẽ được làm sạch bổ sung bằng cách tinh chế.

Trong công nghiệp, quá trình này được thực hiện trong một máy điện phân đặc biệt, chứa ba lớp chất lỏng:

Đáy - nhôm tái chế với việc bổ sung khoảng 35% đồng, đóng vai trò như một cực dương. Đồng có mặt để làm cho lớp nhôm nặng hơn, đồng không tan trong hợp kim cực dương, khối lượng riêng của nó nên vượt quá 3000 kg / m3.
Lớp giữa là hỗn hợp của florua và clorua của bari, canxi, nhôm với nhiệt độ nóng chảy khoảng 730 ° C.
Lớp trên - nhôm tinh chế nguyên chất một chất nóng chảy tan ở lớp anot và bốc lên. Nó đóng vai trò là cực âm trong mạch này. Dòng điện được cung cấp bởi một điện cực graphit.

Trong nền công nghiệp hiện đại, quặng nhôm là nguyên liệu thô được yêu cầu nhiều nhất. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ đã mở rộng phạm vi ứng dụng của nó. Quặng nhôm là gì và nó được khai thác ở đâu được mô tả trong bài viết này.

Giá trị công nghiệp của nhôm

Nhôm được coi là kim loại phổ biến nhất. Theo số lượng trầm tích trong vỏ trái đất, nó đứng thứ ba. Nhôm hay còn được mọi người biết đến là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn, thuộc nhóm kim loại nhẹ.

Quặng nhôm là một nguyên liệu thô tự nhiên để thu được kim loại này. Nó chủ yếu được khai thác từ bauxit, có chứa ôxít nhôm (alumin) với số lượng lớn nhất - từ 28 đến 80%. Các loại đá khác - alunit, nepheline và nepheline-apatit cũng được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhôm, nhưng chúng có chất lượng kém hơn và chứa ít alumin hơn nhiều.

Trong luyện kim màu, nhôm chiếm vị trí đầu tiên. Thực tế là do đặc điểm của nó mà nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Vì vậy, kim loại này được sử dụng trong kỹ thuật vận tải, sản xuất bao bì, xây dựng, sản xuất các mặt hàng tiêu dùng khác nhau. Nhôm cũng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện.

Để hiểu được tầm quan trọng của nhôm đối với con người, chỉ cần xem xét kỹ hơn các vật dụng gia đình mà chúng ta sử dụng hàng ngày là đủ. Rất nhiều đồ gia dụng được làm bằng nhôm: đó là các bộ phận của thiết bị điện (tủ lạnh, máy giặt, v.v.), bát đĩa, dụng cụ thể thao, đồ lưu niệm, các yếu tố nội thất. Nhôm thường được sử dụng để sản xuất các loại thùng chứa và bao bì. Ví dụ, lon hoặc hộp đựng giấy bạc dùng một lần.

Các loại quặng nhôm

Nhôm được tìm thấy trong hơn 250 loại khoáng chất. Trong số này, giá trị nhất cho ngành công nghiệp là bôxít, nepheline và alunit. Hãy xem xét chi tiết hơn về chúng.

quặng bauxit

Nhôm không được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng nguyên chất. Nó chủ yếu thu được từ quặng nhôm - bôxit. Nó là một khoáng chất chủ yếu bao gồm các hydroxit nhôm, cũng như các oxit của sắt và silic. Do hàm lượng alumin cao (từ 40 đến 60%) nên bôxit được dùng làm nguyên liệu sản xuất nhôm.

Tính chất vật lý của quặng nhôm:

khoáng chất đục có màu đỏ và xám với nhiều sắc thái khác nhau;
độ cứng của các mẫu bền nhất là 6 trên thang đo khoáng vật học;
tỷ trọng của bôxit, tùy thuộc vào thành phần hóa học, dao động trong khoảng 2900-3500 kg / m³.

Các mỏ quặng bôxit tập trung ở các đới xích đạo và nhiệt đới của trái đất. Nhiều mỏ cổ hơn nằm trên lãnh thổ của Nga.

Quặng nhôm bôxít được hình thành như thế nào

Bauxit được hình thành từ monohydrat alumin hydrat, boehmite và diaspore, trihydrat hydrat - hydrargillit và các khoáng chất đi kèm là hydroxit và oxit sắt.

Tùy thuộc vào thành phần của các nguyên tố hình thành tự nhiên, có ba nhóm quặng bôxit:

Bô xít monohydrat - chứa alumin ở dạng một nước.
Trihydrate - những khoáng chất như vậy bao gồm alumin ở dạng ba nước.
Hỗn hợp - nhóm này bao gồm các quặng nhôm trước đó kết hợp với nhau.

Các mỏ vật liệu thô được hình thành do quá trình phong hóa của các loại đá có tính axit, kiềm và đôi khi là đá bazơ, hoặc do sự lắng đọng dần dần của một lượng lớn alumin dưới đáy biển và hồ.

Quặng alunit

Loại cặn này chứa tới 40% nhôm oxit. Quặng alunit được hình thành trong lưu vực nước và các đới ven biển trong điều kiện hoạt động mạnh của nhiệt dịch và núi lửa. Một ví dụ về các khoản tiền gửi như vậy là Hồ Zaglinskoye ở Little Caucasus.

Giống xốp. Nó chủ yếu bao gồm kaolinites và hydromicas. Các loại quặng được quan tâm trong công nghiệp là quặng có hàm lượng alunit trên 50%.

Nepheline

Nó là một loại quặng nhôm có nguồn gốc từ lửa. Nó là một loại đá kiềm toàn tinh thể. Tùy thuộc vào thành phần và tính năng công nghệ chế biến, một số loại quặng nepheline được phân biệt:

lớp một - 60–90% nepheline; nó chứa hơn 25% alumin; quá trình xử lý được thực hiện bằng cách thiêu kết;
lớp 2 - 40-60% nepheline, lượng alumin thấp hơn một chút - 22-25%; cần phải làm giàu trong quá trình chế biến;
lớp thứ ba là khoáng chất nepheline, không có giá trị công nghiệp.

Sản xuất quặng nhôm trên thế giới

Lần đầu tiên, quặng nhôm được khai thác vào nửa đầu thế kỷ 19 ở phía đông nam nước Pháp, gần thị trấn Box. Đây là nơi mà cái tên bauxite bắt nguồn. Lúc đầu, ngành công nghiệp này phát triển với tốc độ chậm. Nhưng khi nhân loại đánh giá cao loại quặng nhôm hữu ích cho sản xuất, phạm vi của nhôm đã mở rộng đáng kể. Nhiều quốc gia đã bắt đầu tìm kiếm tiền gửi trong lãnh thổ của họ. Do đó, sản lượng quặng nhôm trên thế giới bắt đầu tăng dần. Các số liệu xác nhận thực tế này. Như vậy, nếu năm 1913, khối lượng quặng khai thác trên toàn cầu là 540 nghìn tấn, thì năm 2014 là hơn 180 triệu tấn.

Số lượng các nước sản xuất quặng nhôm cũng dần tăng lên. Ngày nay có khoảng 30. Nhưng trong hơn 100 năm qua, các quốc gia và khu vực dẫn đầu đã không ngừng thay đổi. Vì vậy, vào đầu thế kỷ 20, Bắc Mỹ và Tây Âu đã dẫn đầu thế giới về khai thác và sản xuất quặng nhôm. Hai khu vực này chiếm khoảng 98% sản lượng toàn cầu. Vài thập kỷ sau, về các chỉ tiêu định lượng của ngành công nghiệp nhôm, các nước Đông Âu, Mỹ Latinh và Liên Xô đã trở thành những nước đi đầu. Và trong những năm 1950 và 1960, Mỹ Latinh đã trở thành nước dẫn đầu về sản lượng. Và trong những năm 1980-1990. đã có một bước đột phá nhanh chóng trong ngành công nghiệp nhôm ở Úc và Châu Phi. Trong xu thế thế giới hiện nay, các nước khai thác nhôm chính là Úc, Brazil, Trung Quốc, Guinea, Jamaica, Ấn Độ, Nga, Suriname, Venezuela và Hy Lạp.

Tiền gửi quặng ở Nga

Về sản xuất quặng nhôm, Nga đứng thứ 7 trong bảng xếp hạng thế giới. Mặc dù trữ lượng quặng nhôm ở Nga cung cấp kim loại cho nước này với số lượng lớn, nhưng nó không đủ để cung cấp đầy đủ cho ngành công nghiệp này. Do đó, nhà nước buộc phải mua bauxite của các nước khác.

Tổng cộng có 50 mỏ quặng nằm trên lãnh thổ của Nga. Con số này bao gồm cả những nơi đang khai thác khoáng sản và những mỏ chưa được phát triển.

Phần lớn trữ lượng quặng nằm ở phần châu Âu của đất nước. Ở đây chúng được đặt tại các vùng Sverdlovsk, Arkhangelsk, Belgorod, thuộc Cộng hòa Komi. Tất cả các vùng này chứa 70% trữ lượng quặng đã thăm dò của cả nước.

Quặng nhôm ở Nga vẫn được khai thác trong các mỏ bô-xit cũ. Những khu vực này bao gồm cánh đồng Radynskoye ở vùng Leningrad. Ngoài ra, do sự thiếu hụt nguyên liệu thô, Nga sử dụng các loại quặng nhôm khác, những mỏ có chất lượng kém nhất là khoáng sản. Nhưng chúng vẫn thích hợp cho các mục đích công nghiệp. Vì vậy, ở Nga, quặng nepheline được khai thác với số lượng lớn, điều này cũng giúp thu được nhôm.

Thành phố Les Baux-de-Provence của Pháp, nằm ở phía nam của đất nước, trở nên nổi tiếng nhờ cái tên bauxit khoáng sản. Tại đó, vào năm 1821, kỹ sư khai thác mỏ Pierre Berthier đã phát hiện ra các mỏ quặng chưa được biết đến. Phải mất thêm 40 năm nghiên cứu và thử nghiệm để phát hiện ra khả năng của một giống mới và công nhận nó có triển vọng cho sản xuất công nghiệp nhôm, trong những năm đó, giá vàng đã vượt quá giá.

Đặc điểm và nguồn gốc

Bauxite là một loại quặng nhôm nguyên sinh. Hầu như tất cả nhôm trên thế giới từng sản xuất đều được chuyển đổi từ chúng. Đá này là một vật liệu thô hỗn hợp có cấu trúc phức tạp và không đồng nhất.

Là thành phần chính, nó bao gồm nhôm oxit và hydroxit. Ôxít sắt cũng đóng vai trò là khoáng chất tạo quặng. Và trong số các tạp chất thường được tìm thấy nhất:

silic (đại diện là thạch anh, kaolinit và opal);
titan (như rutil);
hợp chất canxi và magiê;
nguyên tố đất hiếm;
mica;
với một lượng nhỏ gali, crom, vanadi, zirconium, niobi, phốt pho, kali, natri và pyrit.

Theo nguồn gốc, bôxít là đá ong và karst (trầm tích). Những viên đá đầu tiên, chất lượng cao, được hình thành trong khí hậu của vùng nhiệt đới ẩm do kết quả của quá trình biến đổi hóa học sâu sắc của đá silicat (cái gọi là đá ong hóa). Loại thứ hai có chất lượng thấp hơn, chúng là sản phẩm của quá trình phong hóa, chuyển dịch và lắng đọng của các lớp đất sét ở nơi mới.

Bauxit khác nhau ở:

Tình trạng vật lý (đá, đất, xốp, rời, giống đất sét).
Cấu trúc (ở dạng mảnh và hạt đậu).
Các tính năng kết cấu (với một thành phần đồng nhất hoặc nhiều lớp).
Mật độ (thay đổi từ 1800 đến 3200 kg / m³).

Tính chất hóa học và vật lý

Các tính chất hóa học của bôxit có phạm vi rộng liên quan đến thành phần biến đổi của vật liệu. Tuy nhiên, chất lượng của khoáng sản khai thác được quyết định chủ yếu bởi tỷ lệ giữa hàm lượng alumin và silica. Số lượng của cái thứ nhất và ít hơn cái thứ hai càng nhiều thì giá trị công nghiệp càng lớn. Các kỹ sư khai thác coi cái gọi là “lỗ mở” là một tính năng hóa học quan trọng, đó là việc chiết xuất các oxit nhôm từ nguyên liệu quặng dễ dàng như thế nào.

Mặc dù thực tế là bôxít không có thành phần không đổi, các tính chất vật lý của chúng bị giảm xuống các chỉ số sau:

1	Màu sắc	nâu, cam, gạch, hồng, đỏ; ít thường xuyên hơn màu xám, vàng, trắng và đen
2	tĩnh mạch	thường có màu trắng, nhưng đôi khi chúng có thể bị vấy bẩn bởi các tạp chất sắt
3	Chiếu sáng	Buồn tẻ và đất
4	Minh bạch	Mờ mịt
5	Trọng lượng riêng	2-2,5 kg / cm³
6	Độ cứng	1-3 trên thang đo khoáng vật học Mohs (để so sánh, kim cương có 10). Bởi vì tính mềm này, bô-xít giống như đất sét. Nhưng không giống như loại sau, khi thêm nước vào, chúng không tạo thành một khối dẻo đồng nhất.

Điều thú vị là tình trạng vật chất không liên quan gì đến tính hữu dụng và giá trị của bauxite. Điều này là do thực tế là chúng được chế biến thành một vật liệu khác, các đặc tính của chúng khác biệt đáng kể so với đá gốc.

Dự trữ và sản xuất thế giới

Mặc dù thực tế là nhu cầu về nhôm không ngừng tăng lên, trữ lượng quặng nguyên sinh của nó đủ để đáp ứng nhu cầu này trong vài thế kỷ nữa, nhưng không dưới 100 năm sản xuất.

Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ đã công bố số liệu theo đó tài nguyên bô-xit trên thế giới lên tới 55-75 tỷ tấn. Hơn nữa, hầu hết chúng tập trung ở Châu Phi (32%). Châu Đại Dương chiếm 23%, Caribê và Nam Mỹ 21%, lục địa Châu Á 18% và các khu vực khác 6%.

Việc thực hiện quy trình sử dụng nhôm cũng tạo cảm hứng lạc quan, điều này sẽ làm chậm quá trình cạn kiệt nguồn dự trữ tự nhiên của quặng nhôm nguyên sinh (đồng thời tiết kiệm điện năng tiêu thụ).

Mười quốc gia khai thác bauxite hàng đầu, được đại diện bởi Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, trông giống như thế này vào năm 2016.

1	Châu Úc	82 000
2	Trung Quốc	65 000
3	Brazil	34 500
4	Ấn Độ	25 000
5	Guinea	19 700
6	Jamaica	8 500
7	Nga	5 400
8	Kazakhstan	4 600
9	Ả Rập Saudi	4 000
10	Hy Lạp	1 800

Việt Nam rất có triển vọng, kết thúc năm 2016 với 1.500 nghìn tấn. Nhưng Malaysia, quốc gia đứng thứ ba vào năm 2015, đã giảm mạnh việc phát triển bauxite do kỳ vọng vào luật môi trường nghiêm ngặt và ngày nay đứng thứ 15 trong bảng xếp hạng thế giới.

Bô xít được khai thác theo quy luật trong các mỏ lộ thiên. Để có được một nền tảng làm việc, lớp quặng được cho nổ ở độ sâu 20 cm, sau đó được chọn lọc. Các mảnh khoáng sản được nghiền nhỏ và phân loại: đá thải (được gọi là "chất thải") bị cuốn trôi theo dòng nước rửa, và các mảnh quặng dày đặc vẫn ở dưới đáy của nhà máy tập trung.

Các mỏ bôxít cổ xưa nhất ở Nga có từ thời Tiềncambrian. Chúng nằm ở East Sayans (tiền gửi Bokson). Quặng nhôm trẻ hơn, từ kỷ Devon giữa và thượng, được tìm thấy ở Bắc và Nam Ural, trong các vùng Arkhangelsk, Leningrad và Belgorod.

Ứng dụng công nghiệp

Bô xít khai thác được chia theo mục đích sử dụng thương mại sau này thành luyện kim, mài mòn, hóa chất, xi măng, vật liệu chịu lửa, v.v.

Công dụng chính của chúng, chiếm 85% sự phát triển của thế giới, là dùng để làm nguyên liệu sản xuất alumin (alumin).

Dây chuyền công nghệ có dạng như sau: bôxit được đun nóng với xút, sau đó được lọc, cặn rắn được kết tủa và đem nung. Sản phẩm này là alumin khan, biến đổi cuối cùng trong chu trình sản xuất nhôm.

Sau đó, nó vẫn được ngâm trong một bể chứa cryolit tự nhiên hoặc tổng hợp nóng chảy và bằng phương pháp khử điện phân, cô lập chính kim loại đó.

Người đầu tiên phát hiện ra công nghệ này vào năm 1860 là nhà hóa học người Pháp Henri Saint-Clair Deville. Nó thay thế một quy trình tốn kém trong đó nhôm được sản xuất trong chân không từ kali và natri.

Công dụng quan trọng tiếp theo của bôxit là làm chất mài mòn.

Nếu alumin được nung, kết quả là corundum tổng hợp, một vật liệu rất cứng với hệ số 9 trên thang Mohs. Nó được nghiền nát, tách ra và tiếp tục đưa vào thành phần của giấy nhám, các loại bột đánh bóng và chất treo khác nhau.

Bô xít cũng là một chất mài mòn phun cát tuyệt vời. Nó lý tưởng cho việc xử lý bề mặt và do hình cầu của nó, giúp giảm mài mòn thiết bị phun cát.

Một mục đích quan trọng khác của bôxít là tham gia như một chất hỗ trợ (một vật liệu không cho phép đóng các lỗi được tạo ra đặc biệt) trong quá trình sản xuất dầu bằng phương pháp nứt vỡ thủy lực. Trong trường hợp này, các hạt đá bauxit đã qua xử lý có khả năng chống lại áp suất thủy lực và cho phép các vết nứt vẫn mở trong thời gian cần thiết để giải phóng dầu.

Bauxit cũng không thể thiếu để tạo ra các sản phẩm chịu lửa. Alumina nung có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1780 C. Tính chất này được sử dụng cho cả sản xuất gạch và bê tông, và để tạo ra các thiết bị cho ngành công nghiệp luyện kim, thủy tinh đặc biệt và thậm chí cả quần áo chống cháy.

Phần kết luận

Các nhà hóa học và công nghệ không ngừng tìm kiếm các chất thay thế thích hợp cho bôxít, vốn không thua kém về tính chất của chúng. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng vật liệu đất sét, tro từ các nhà máy điện và đá phiến dầu có thể được sử dụng để sản xuất alumin.

Tuy nhiên, giá thành của toàn bộ dây chuyền công nghệ cao gấp nhiều lần. Cacbua silic hoạt động tốt như một chất mài mòn và mullite tổng hợp như một vật liệu chịu lửa. Các nhà khoa học hy vọng rằng trước khi nguồn tài nguyên tự nhiên của bô-xit cạn kiệt hoàn toàn, người ta sẽ tìm thấy một sự thay thế tương đương.

Có một số lượng lớn các khoáng chất và đá có chứa nhôm, nhưng chỉ một số ít trong số chúng có thể được sử dụng để thu được nhôm kim loại. Bauxite là nguyên liệu nhôm thô được sử dụng rộng rãi nhất. , và đầu tiên, một sản phẩm trung gian, alumin (Al 2 0 3), được chiết xuất từ quặng, và sau đó nhôm kim loại thu được từ alumin bằng phương pháp điện phân. Càng sớm càng tốt. nepheline-syenite được sử dụng (xem Nepheline syenite) , cũng như đá nepheline-apatit, đồng thời đóng vai trò là nguồn phốt phát. Đá Alunite có thể dùng làm nguyên liệu khoáng để sản xuất nhôm (xem Alunite) , leucite lavas (khoáng chất Leucite), Labradorite, Anorthosite , đất sét có hàm lượng nhôm cao và kaolin, đá phiến kyanite, sillimanite và andalusite.

Ở các nước tư bản và đang phát triển, thực tế chỉ dùng bôxit để lấy nhôm. Ở Liên Xô, ngoài bauxit, đá nepheline-syenite và nepheline-apatite đã có tầm quan trọng thực tế to lớn.

Bách khoa toàn thư Liên Xô vĩ đại. - M.: Bách khoa toàn thư Liên Xô. 1969-1978 .

độc quyền nhôm
Hợp kim nhôm

Xem "Quặng nhôm" là gì trong các từ điển khác:

quặng nhôm- (a. quặng nhôm; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d nhôm; và. minerales de aluminio) các thành phần khoáng tự nhiên có chứa nhôm ở các hợp chất và nồng độ như vậy, chúng được sử dụng trong công nghiệp. kỹ thuật sử dụng ... ... Bách khoa toàn thư địa chất

ORES NHÔM- Đá, nguyên liệu sản xuất nhôm. Chủ yếu là bôxít; quặng nhôm cũng bao gồm đá syenit nepheline, alunit, đá apatit nepheline, v.v. Từ điển Bách khoa toàn thư lớn

quặng nhôm- Đá, nguyên liệu sản xuất nhôm. Chủ yếu là bôxít; quặng nhôm cũng bao gồm đá syenit nepheline, alunit, đá apatit nepheline, v.v. từ điển bách khoa

quặng nhôm- Quặng chứa Al trong các hợp chất và nồng độ như vậy mà việc sử dụng chúng trong công nghiệp là khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế. Nguyên liệu thô phổ biến nhất của Al là bauxit, alunit và ... ...

ORES NHÔM- Sừng. đá, nguyên liệu sản xuất nhôm. Trong chính bôxít; thành A. r. cũng bao gồm đá syenit nepheline, alunit, đá apatit nepheline, v.v. Khoa học Tự nhiên. từ điển bách khoa

quặng kim loại đen- quặng, là cơ sở nguyên liệu thô của ChM; bao gồm quặng Fe, Mn và Cr (Xem quặng sắt, quặng Mangan và quặng Chrome); Xem thêm: Quặng bán trên thị trường Các loại quặng phụ… Từ điển bách khoa về luyện kim

quặng kim loại màu- Quặng là nguyên liệu thô cho CM, bao gồm nhiều nhóm Al, đa kim (chứa Pb, Zn và các kim loại khác), quặng Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti. Một tính năng cụ thể của quặng kim loại màu là phức tạp của chúng ... ... Từ điển bách khoa về luyện kim

quặng đất hiếm- các thành tạo khoáng tự nhiên có chứa REM ở dạng khoáng chất riêng hoặc tạp chất đồng phân trong một số khoáng chất khác. Izv> 70 khoáng chất REE riêng và khoảng 280 khoáng chất, trong đó REM được bao gồm dưới dạng… Từ điển bách khoa về luyện kim

quặng kim loại hiếm- các thành tạo tự nhiên có chứa RE ở dạng khoáng chất độc lập hoặc tạp chất đồng phân trong quặng và khoáng vật mạch khác với số lượng đủ để khai thác công nghiệp hiệu quả về chi phí. RE được coi là ... ... Từ điển bách khoa về luyện kim

quặng kim loại phóng xạ- các thành tạo khoáng tự nhiên có chứa kim loại phóng xạ (U, Th, v.v.) ở các hợp chất và nồng độ như vậy mà việc khai thác chúng có thể thực hiện được về mặt kỹ thuật và kinh tế. Giá trị công nghiệp ... ... Từ điển bách khoa về luyện kim

Quặng nhôm chiếm một vị trí đặc biệt trong nền công nghiệp hiện đại. Do những tính chất vật lý và hóa học nhất định, nhôm được sử dụng trong nhiều ngành hoạt động của con người. Việc sản xuất ô tô, cơ khí, xây dựng, sản xuất nhiều mặt hàng tiêu dùng và thiết bị gia dụng sẽ không còn khả thi nếu không sử dụng loại kim loại màu này. Khai thác nhôm là quá trình phức tạp nhất, sử dụng nhiều lao động.

Đặc điểm của quặng nhôm

Quặng là một dạng khoáng chất tự nhiên, có chứa một kim loại hoặc khoáng chất nhất định. Thực tế không có nhôm nguyên chất trong tự nhiên, do đó nó được khai thác từ quặng nhôm. Trong vỏ trái đất, hàm lượng của nó là khoảng 9%. Ngày nay, có khoảng 250 loại hợp chất khoáng, bao gồm nhôm, nhưng không phải tất cả chúng đều có lợi trong quá trình chế biến. Các loại quặng sau đây được coi là có giá trị nhất đối với ngành công nghiệp nhôm:

bôxít;
alunit;
cháu trai.

bauxit thường được sử dụng làm nguyên liệu để khai thác kim loại, vì nó chứa tới 60% nhôm oxit. Một thành phần khác bao gồm các oxit silic và sắt, thạch anh, magiê, natri và các nguyên tố và hợp chất hóa học khác. Tùy thuộc vào thành phần, bôxít có tỷ trọng khác nhau. Màu sắc của đá chủ yếu là đỏ hoặc xám. Cần 4,5 tấn bôxít để sản xuất 1 tấn nhôm.

Alunite quặng không thua xa bauxit, vì nó chứa tới 40% alumin - nguồn cung cấp nhôm chính. Nó có cấu trúc xốp và có nhiều tạp chất. Khai thác nhôm chỉ mang lại lợi nhuận khi tổng lượng alunites tương đương với tổng lượng chất phụ gia.

Nó là một loại đá kiềm có nguồn gốc từ lửa. Theo hàm lượng nhôm oxit đứng thứ ba. Từ quặng pirit bậc 1 có thể chế biến được từ 25% alumin trở lên. Từ lớp thứ hai - lên đến 25%, nhưng không dưới 22%. Tất cả các hợp chất khoáng chứa ôxít nhôm nhỏ hơn giá trị này không có giá trị công nghiệp.

Phương pháp khai thác nhôm

Nhôm là một kim loại tương đối trẻ, lần đầu tiên được khai thác cách đây hơn một thế kỷ. Trong suốt thời gian, công nghệ khai thác nhôm không ngừng được cải tiến, có tính đến tất cả các tính chất hóa học và vật lý.

Chỉ có thể thu được kim loại từ alumin, để tạo ra quặng được nghiền thành bột và đun nóng bằng hơi nước. Bằng cách này, có thể loại bỏ phần lớn silicon và để lại nguyên liệu thô tối ưu cho quá trình nấu chảy tiếp theo.

Việc khai thác quặng nhôm được thực hiện theo phương thức mở, nếu độ sâu xuất hiện nhỏ. Bauxite và nepheline, do cấu trúc dày đặc của chúng, thường được cắt bằng máy khai thác bề mặt bằng phương pháp phay. Alunites thuộc về một số loại đá rời, do đó máy xúc khai thác đá là tối ưu để loại bỏ nó. Sau đó ngay lập tức chất đá lên xe ben để vận chuyển tiếp.

Sau khi khai thác các nguyên liệu thô sơ cấp, một số công đoạn xử lý đá bắt buộc phải tuân theo để thu được alumin:

Vận chuyển đến phân xưởng chuẩn bị, nơi đá được nghiền nhỏ bằng máy nghiền thành một phần nhỏ khoảng 110 mm.
Nguyên liệu thô đã chuẩn bị, cùng với các thành phần bổ sung, sẽ được gửi đi để xử lý thêm.
Đá được thiêu kết trong các lò nung. Nếu cần thiết, quặng nhôm được rửa trôi. Đây là cách thu được dung dịch aluminat lỏng.
Giai đoạn tiếp theo là phân hủy. Kết quả là, bột giấy aluminat được hình thành, được đưa đến quá trình tách và làm bay hơi chất lỏng.
Làm sạch kiềm dư và nung lò.

Kết quả là thu được alumin khô, sẵn sàng cho quá trình sản xuất nhôm. Bước cuối cùng là xử lý thủy phân. Ngoài phương pháp được mô tả ở trên, nhôm còn được khai thác bằng phương pháp mỏ. Vì vậy, đá bị cắt ra khỏi các lớp của trái đất.

Những nơi khai thác nhôm ở Nga

Trong bảng xếp hạng thế giới về sản xuất quặng nhôm, Nga đứng thứ bảy. Khoảng 50 mỏ đã được thăm dò trên toàn lãnh thổ, trong số đó vẫn còn những mỏ chưa phát triển. Trữ lượng quặng phong phú nhất tập trung ở Vùng Leningrad và Urals, nơi một trong những mỏ "nhôm" sâu nhất đang hoạt động. Độ sâu sau này đạt 1550 mét.

Mặc dù luyện kim màu phát triển rộng rãi và đặc biệt là sản xuất nhôm nhưng khối lượng thu được không đủ cung cấp cho ngành công nghiệp của cả nước. Do đó, Nga buộc phải nhập khẩu alumin từ các nước khác. Nhu cầu này cũng do chất lượng quặng thấp hơn. Một trong những mỏ có lợi nhuận cao nhất ở Urals sản xuất bauxite với hàm lượng alumin 50%. Ở Ý, đá được khai thác, có chứa 64% nhôm oxit.

Khoảng 80% tổng khối lượng quặng nhôm ở Nga được khai thác theo phương pháp khép kín trong các mỏ. Khá nhiều tiền gửi nằm ở các vùng Belgorod, Arkhangelsk, Sverdlovsk, cũng như Cộng hòa Komi. Ngoài bô xít, quặng nepheline cũng được khai thác. Lợi nhuận của loại hình sản xuất kim loại này tuy ít hơn, nhưng vẫn là kết quả bù đắp phần nào cho sự thiếu hụt nguyên liệu trong nước.

Một vị trí đặc biệt trong ngành công nghiệp nhôm là do sản xuất kim loại từ nguyên liệu thô thứ cấp. Phương pháp này giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng và tài nguyên quặng, đồng thời giảm mức độ gây hại cho môi trường. Ở đây, Nga có phần đi sau các nước khác, nhưng hiệu quả hoạt động của hầu hết các doanh nghiệp trong nước đang được cải thiện đáng kể hàng năm.

Sản xuất quặng nhôm trên thế giới

Trong hàng trăm năm qua, trình độ khai thác quặng nhôm đã tăng lên mức khó tin. Nếu năm 1913, khối lượng đá toàn cầu xấp xỉ 550 nghìn tấn thì ngày nay con số này đã vượt quá 190 triệu tấn. Khoảng 30 quốc gia hiện đang tham gia vào việc khai thác quặng nhôm. Vị trí dẫn đầu thuộc về Guinea (Tây Phi), nơi tập trung nhiều mỏ với trữ lượng chiếm 28% thị phần thế giới.

Về khai thác quặng trực tiếp, Trung Quốc nên được xếp hạng đầu tiên. Như vậy, đất nước “mặt trời lặn” sản xuất hơn 80 triệu tấn nguyên liệu mỗi năm. Năm hàng đầu trông như thế này:

Trung Quốc- 86 triệu tấn;
Châu Úc- 82 triệu tấn;
Brazil- 31 triệu tấn;
Guinea- 20 triệu tấn;
Ấn Độ- 15 triệu tấn.

Tiếp theo là Jamaica với con số 9,7 triệu tấn và cuối cùng là Nga, tổng sản lượng quặng nhôm sản xuất trong đó là 6-7 triệu tấn. Các nhà lãnh đạo trong ngành công nghiệp nhôm đã thay đổi trong những năm qua.

Lần đầu tiên, loại quặng này được khai thác ở Pháp, tại thị trấn Box, do đó loại quặng phổ biến nhất được gọi là bauxite. Chẳng bao lâu nữa, Tây Âu và Bắc Mỹ có thể tự hào về hiệu suất tốt nhất. Nửa thế kỷ sau, Mỹ Latinh trở thành quốc gia dẫn đầu không thể tranh cãi. Bây giờ Châu Phi, Úc, Trung Quốc và các nước phát triển khác đã tiến lên phía trước.

Kim loại màu là một phần không thể thiếu của nền công nghiệp hiện đại. Nếu không có chúng, sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp sẽ không thể thực hiện được. Nhôm, là một kim loại nhẹ, bền và chức năng, được coi là vật liệu cấu trúc quan trọng của thời điểm hiện tại.

Và một số yếu tố khác. Tuy nhiên, hiện nay không phải tất cả các nguyên tố này đều được khai thác từ quặng nhôm và được sử dụng cho nhu cầu của nền kinh tế quốc dân.

Đá Apatit-nepheline được sử dụng đầy đủ nhất, từ đó thu được phân bón, alumin, soda, kali và một số sản phẩm khác; hầu như không có bãi thải.

Khi bauxite được xử lý theo quy trình Bayer hoặc bằng cách thiêu kết, vẫn còn rất nhiều bùn đỏ trong bãi thải, việc sử dụng hợp lý chúng đáng được quan tâm.

Trước đó người ta nói rằng để có được 1 tấn nhôm, cần phải tiêu tốn rất nhiều điện năng, bằng 1/5 giá thành của nhôm. Trong bảng. 55 cho thấy việc tính giá thành của 1 tấn nhôm. Từ số liệu được đưa ra trong bảng, có thể thấy rằng thành phần chi phí quan trọng nhất là nguyên liệu và vật liệu cơ bản, trong đó alumin chiếm gần một nửa tổng chi phí. Do đó, việc giảm giá thành của nhôm chủ yếu nên đi theo hướng giảm giá thành sản xuất alumin.

Về mặt lý thuyết, cứ 1 tấn nhôm thì phải bỏ ra 1,89 tấn alumin. Vượt quá giá trị này ở tốc độ dòng chảy thực tế là hệ quả của tổn thất chủ yếu do nguyên tử hóa. Những tổn thất này có thể được giảm 0,5-0,6% bằng cách tự động nạp alumin vào bể. Giảm chi phíalumin có thể đạt được bằng cách giảm tổn thất ở tất cả các giai đoạn sản xuất của nó, đặc biệt là trong bùn thải, trong quá trình vận chuyển các dung dịch alumin và cũng như trong quá trình nung alumin; do tiết kiệm được từ việc sử dụng tốt hơn hơi thải (từ các thiết bị tự bay hơi) và sử dụng toàn bộ nhiệt của khói lò. Điều này đặc biệt quan trọng đối với quá trình hấp tiệt trùng, nơi chi phí hơi cao.

Giới thiệu về quá trình lọc và quay liên tục; các nhà máy tinh luyện alumin tiên tiến có thể tự động hóa nhiều hoạt động, giúp giảm tiêu thụ hơi nước và điện năng, tăng năng suất lao động và giảm giá thành nhôm. Tuy nhiên, nhiều hơn nữa có thể được thực hiện theo hướng này. Nếu không từ bỏ các cuộc tìm kiếm tiếp tục tìm kiếm bauxit cao cấp, việc chuyển đổi sang lĩnh vực này sẽ làm giảm đáng kể giá thành của alumin, người ta nên tìm cách sử dụng bôxit sắt và bùn đỏ trong ngành công nghiệp gang thép. Một ví dụ là việc sử dụng phức tạp các loại đá apatit-nepheline.

Giá thành của muối florua là 8%. Chúng có thể được khử bằng cách loại bỏ cẩn thận các khí khỏi bể điện phân để thu giữ các hợp chất florua từ chúng. Khí anốt hút từ bể chứa tới 40 mg / m 3 flo, khoảng 100 mg / m 3 nhựa và 90 mg / m 3 bụi (AlF 3 , Al 2 O 3, Na 3 AlF 6). Các khí này không được thải vào khí quyển,vì chúng có giá trị, ngoài ra, chúng còn độc. Chúng phải được làm sạch bụi có giá trị, cũng như trung hòa để tránh làm nhiễm độc bầu không khí của xưởng và các khu vực lân cận với nhà máy. Để làm sạch khí, chúng được rửa bằng dung dịch soda yếu trong thiết bị làm sạch khí tháp (máy lọc khí).

Với sự tổ chức hoàn hảo của các quá trình tinh chế và trung hòa, có thể trả lại một phần muối florua (lên đến 50%) cho quá trình sản xuất và do đó giảm giá thành của nhôm từ 3-5%.

Có thể giảm đáng kể chi phí nhôm thông qua việc sử dụng các nguồn điện rẻ hơn và nhanh chóng giới thiệu rộng rãi các bộ chuyển đổi dòng điện bán dẫn tiết kiệm hơn (đặc biệt là silicon), cũng như bằng cách giảm mức tiêu thụ điện trực tiếp. Điều thứ hai có thể đạt được bằng cách thiết kế các bồn tắm tiên tiến hơn với ít tổn thất điện áp hơn trong tất cả hoặc trong các phần tử riêng lẻ của chúng, cũng như bằng cách chọn nhiều chất điện phân dẫn điện hơn (điện trở của cryolite quá cao và một lượng lớn điện được chuyển thành nhiệt thừa , mà vẫn chưa thể được sử dụng hợp lý). Không phải ngẫu nhiên mà các bồn tắm có cực dương nướng bắt đầu được tìm thấy ngày càng nhiều và được sử dụng nhiều hơn, vì mức tiêu thụ năng lượng của các bồn tắm này thấp hơn nhiều.

Nhân viên phục vụ của các cửa hàng điện phân đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm tiêu thụ điện năng. Duy trì khoảng cách giữa các cực bình thường, giữ sạch các tiếp điểm điện ở các vị trí khác nhau của bồn tắm, giảm số lượng và thời gian tác động của cực dương, duy trì nhiệt độ bình thường của chất điện phân và theo dõi cẩn thận thành phần của chất điện phân giúp giảm đáng kể điện năng tiêu thụ.

Các nhóm tiên tiến của cửa hàng điện phân của các nhà máy nhôm, đã nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quy trình và các tính năng của bồn tắm mà họ phục vụ, theo dõi cẩn thận tiến trình của quy trình, có cơ hội tăng lượng kim loại sản xuất trên một đơn vị điện năng tiêu thụ. với chất lượng tuyệt vời và do đó, tăng hiệu quả sản xuất nhôm.

Yếu tố quan trọng nhất để giảm chi phí và tăng năng suất lao động là việc cơ giới hóa các quy trình sử dụng nhiều lao động trong các xưởng điện phân của các nhà máy nhôm. Trong lĩnh vực này, các nhà máy sản xuất nhôm trong nước đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong những thập kỷ qua: việc khai thác nhôm từ các bồn tắm đã được cơ giới hóa; Các cơ chế năng suất và tiện lợi để đục lớp vỏ chất điện phân và chiết xuất và dẫn động các chốt đã được giới thiệu. Tuy nhiên, điều đó là cần thiết và có thểđể cơ khí hóa và tự động hóa các quy trình trong lò luyện nhôm ở mức độ lớn hơn. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi bởi sự gia tăng hơn nữa công suất của các bộ điện phân, sự chuyển đổi từ các quy trình tuần hoàn sang quy trình liên tục.

Trong những năm gần đây, việc sử dụng tổng hợp quặng nhôm đã được cải thiện do thực tế là một số nhà máy nhôm đã bắt đầu chiết xuất vanadi và ôxít gali kim loại từ chất thải.

Nó được phát hiện vào năm 1875 bằng phương pháp quang phổ. Bốn năm trước đó, D. I. Mendeleev đã dự đoán các tính chất chính của nó với độ chính xác cao (đặt tên cho nó là eka-nhôm). có màu trắng bạc và nhiệt độ nóng chảy thấp (+ 30 ° C). Một miếng gali nhỏ có thể được nấu chảy trong lòng bàn tay của bạn. Cùng với đó, nhiệt độ sôi của gali khá cao (2230 ° C) nên được dùng cho các nhiệt kế có nhiệt độ cao. Những nhiệt kế có ống thạch anh như vậy có thể áp dụng lên đến 1300 ° C. Về độ cứng, gali gần với chì. Khối lượng riêng của gali rắn là 5,9 g / cm 3, chất lỏng 6,09 g / cm 3.

Gali nằm rải rác trong tự nhiên, những người giàu có thì chưa được biết đến. Nó được tìm thấy ở phần trăm và phần nghìn tỷ lệ phần trăm trong quặng nhôm, kẽm và một số tro than. Các vòi của Gasworks đôi khi chứa tới 0,75% gali.

Về độc tính, gali vượt trội hơn nhiều so với và do đó, tất cả các công việc chiết xuất nó phải được tiến hành, tuân thủ vệ sinh cẩn thận.

Trong không khí khô ở nhiệt độ thường, gali hầu như không bị oxi hóa: khi đun nóng, nó kết hợp mạnh với oxi, tạo thành oxit màu trắng Ga 2 O 3. Cùng với oxit gali này, các oxit gali khác (GaO và Ga 2 O) cũng được hình thành trong những điều kiện nhất định. Gali hydroxit Ga (OH) 3 là chất lưỡng tính và do đó dễ hòa tan trong axit và kiềm, mà nó tạo thành các gallate có tính chất tương tự như aluminat. Về vấn đề này, khi thu được alumin từ quặng nhôm, gali cùng với nhôm sẽ chuyển thành dung dịch và sau đó đi kèm với nó trong tất cả các hoạt động tiếp theo. Nồng độ gali tăng lên nhất định được quan sát thấy trong hợp kim anot trong quá trình điện phân tinh chế nhôm, trong các dung dịch aluminat tuần hoàn trong quá trình sản xuất alumin theo phương pháp Bayer, và trong rượu mẹ còn lại sau khi cacbon hóa hoàn toàn dung dịch aluminat.

Do đó, nếu không vi phạm kế hoạch phân phối lại, có thể tổ chức khai thác gali trong các cửa hàng alumin và tinh luyện của các nhà máy nhôm. Các dung dịch aluminat tái chế để chiết xuất gali có thể được cacbon hóa định kỳ theo hai bước. Đầu tiên, khoảng 90% nhôm được kết tủa bằng cách cacbon hóa chậm và dung dịch được lọc bỏ, sau đó lại được cacbon hóa để kết tủa gali hydroxit và vẫn còn trong dung dịch. Do đó kết tủa thu được có thể chứa tối đa 1,0% Ga 2 O 3.

Một phần đáng kể nhôm có thể được kết tủa từ dung dịch tuần hoàn mẹ aluminat dưới dạng muối florua. Để làm điều này, axit flohydric được trộn vào dung dịch aluminat có chứa gali. Ở pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

Khi một dung dịch axit được trung hòa với soda đến pH = 6, gali và được kết tủa.

Có thể thực hiện thêm việc tách nhôm khỏi gality, xử lý kết tủa ngậm nước nhôm-gali trong nồi hấp có sữa vôi có chứa một lượng nhỏ xút; trong khi gali đi vào dung dịch,và hầu hết nhôm vẫn còn trong lớp trầm tích. Gali sau đó được kết tủa từ dung dịch với carbon dioxide. Kết tủa thu được chứa tối đa 25% Ga 2 O 3. Hòa tan kết tủa này trong dung dịch natri hiđroxit với tỉ lệ 1,7 xút và được xử lý bằng Na 2 S để loại bỏ các kim loại nặng, đặc biệt là chì. Dung dịch tinh khiết và trong suốt được điện phân ở 60-75 ° C, điện áp 3-5 V và khuấy liên tục chất điện phân. Cực âm và cực dương phải làm bằng thép không gỉ.

Có các phương pháp xác định nồng độ gali oxit từ các dung dịch aluminat. Như vậy, từ hợp kim anot chứa 0,1-0,3% gali còn lại sau quá trình điện phân tinh luyện nhôm theo phương pháp ba lớp, sau này có thể phân lập bằng cách xử lý hợp kim bằng dung dịch kiềm nóng. Trong trường hợp này, gali cũng đi vào dung dịch và vẫn ở trong kết tủa.

Để thu được các hợp chất của gali tinh khiết, người ta dùng khả năng hòa tan của gali clorua trong ete.

Nếu nó có trong quặng nhôm, nó sẽ liên tục tích tụ trong dung dịch aluminat và ở hàm lượng lớn hơn 0,5 g / l V 2 O 5, kết tủa với nhôm hydrat trong quá trình cacbon hóa để kết tủa và gây ô nhiễm nhôm. Để loại bỏ vanadi, rượu mẹ được làm bay hơi đến tỷ trọng 1,33 g / cm 3 và làm lạnh đến 30 ° C, trong khi bùn chứa hơn 5% V 2 O 5 rơi ra ngoài, cùng với soda và các hợp chất kiềm khác của phốt pho và asen, trong đó nó có thể được phân lập trước tiên bằng quá trình thủy hóa phức tạp và sau đó bằng cách điện phân dung dịch nước.

Sự nóng chảy của nhôm do nhiệt dung cao và nhiệt tiềm ẩn của phản ứng tổng hợp (392 J / g) đòi hỏi một lượng lớn năng lượng. Vì vậy, kinh nghiệm của các nhà máy điện phân đã bắt đầu sản xuất dây thép dạng dải và dây điện trực tiếp từ nhôm lỏng (không đúc thành thỏi) đáng được phổ biến. Ngoài ra, một hiệu quả kinh tế lớn có thể thu được từ nhôm lỏng trong các xưởng đúc của các nhà máy điện phân từ các hợp kim khác nhau để tiêu dùng hàng loạt, và

Gali lịch sử phát hiện ra nguyên tố Về nguyên tố có số hiệu nguyên tử 31, hầu hết độc giả chỉ nhớ rằng nó là một trong ba nguyên tố ...